热塑性聚酯弹性体是一类兼具橡胶高弹性和塑料加工性的高分子材料，在智能机器人、可穿戴设备等前沿科技领域的类皮肤触感、柔性传感等方面展现出重要应用前景，是国家鼓励发展的重点新材料之一。传统热塑性聚酯弹性体以石油基对苯二甲酸为原料制备，在我国“双碳”战略驱动下，该领域正聚焦原料绿色化转型升级。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所生物基高分子材料团队致力于高性能生物基热塑性聚酯弹性体设计制备研究，基于生物基芳香二甲酸原料，设计制备了多种新型高性能生物基热塑性聚酯弹性体（ACS Sustainable Resource Management, 2024, 1, 1520; European Polymer Journal, 2023, 198, 112385; Polymer Degradation and Stability, 2023, 210, 110292; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2022, 10, 41, 13595; ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2018, 6, 9893）。其中，2,5-噻吩二甲酸作为一类新型生物基芳香单体，可通过葡萄糖二酸或粘康酸合成，具有与2,5-呋喃二甲酸相似的化学结构。二者的区别在于五元芳香环中的杂原子类型不同（氧原子或硫原子）。相较于氧原子，硫原子的极性较低、半径较大，因此噻吩环的横轴不对称性显著减弱（羧基夹角148°），噻吩聚酯分子结构规整性提高，使其具有比呋喃聚酯更高的结晶能力。团队前期研究发现，由于特殊的奇偶效应，2,5-噻吩二甲酸与1,3-丙二醇制备的聚2,5-噻吩二甲酸-1,3-丙二醇酯（PPThF）熔点可达190 ℃、结晶度接近45%（ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2025, 13, 1775），熔点和结晶能力远高于其他噻吩基聚酯。

近期，团队采用PPThF作为硬段，结合聚四氢呋喃醚（PTMEG）软段，构建了新型高性能噻吩基聚酯弹性体PPThF-PTMEG（如图1A）。具有高结晶能力的PPTh聚酯硬段可通过结晶作用诱导，与聚醚软段形成有效的微相分离结构（如图1B），促进聚酯硬段作为稳定的物理交联点，可在提供高韧性的同时，很好保留高熔点和高模量特性。通过调控PTMEG含量为60%，在获得高韧性（断裂伸长率760%）的同时，也保持了高熔点（164 ℃）和高模量（拉伸模量122 MPa）（如图1C）。此外，该材料还展现出优异的生物相容性和本征抗菌特性，为热塑性聚酯弹性体功能化提供了新思路。

该研究成果以“Bio-based thermoplastic poly(ether-ester) elastomers from 2,5-thiophenedicarboxylic acid with high stiffness and elasticity”为题发表在Chemical Engineering Journal（DOI:10.1016/j.cej.2025.161856）。宁波材料所硕士毕业生杨涛为文章第一作者，刘斐研究员和王静刚教授级高工为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划（2021YFB3700300）、浙江省重点研发项目（2023C01101）、宁波市2025年重点研发项目（2023Z154）、宁波市科创甬江2035项目（2024Z100）和浙江省医药卫生科技计划项目（2025KY222）的资助。

图1 A.高性能噻吩基聚酯弹性体分子结构；B.微相分离结构；C.力学性能

（高分子与复合材料实验室  刘斐）